超聲波探傷

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更新時間: 2013-12-12

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超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處,並由一截面進入另一截面時,在界面邊緣發生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法.無損探傷是在不損壞工件或原材料工作狀態的前提下,對被檢驗部件的表面和內部質量進行檢查的一種測試手段。

超聲波探傷 -波段介紹

利用材料及其缺陷的聲學性能差異對超聲波傳播的影響來檢驗材料內部缺陷的無損檢驗方法。現在廣泛採用的是觀測聲脈衝在材料中反射情況的超聲脈衝反射法,此外還有觀測穿過材料后的入射聲波振幅變化的穿透法等。常用的頻率在0.5~5MHz之間。
常用的檢驗儀器為 A型顯示脈衝反射式超聲波探傷儀。根據儀器示波屏上反射信號的有無、反射信號和入射信號的時間間、反射信號的高度,可確定反射面的有無、其所在位置及相對大小。儀器的基本結構和原理見圖1。
超聲波探傷 -基本原理


超聲波在介質中傳播時有多種波型,檢驗中最常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的製件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點、分層等缺陷;用橫波可探測管材中的周向和軸向裂縫、划傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷;用表面波可探測形狀簡單的製件上的表面缺陷;用板波可探測薄板中的缺陷。
超聲波探傷 -探傷儀介紹

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在A型探傷儀的基礎上發展而成的 B型、C型探傷儀,可得到不同方向反射面的信號,也可將B型、C型顯示組合以得到材料的內部反射面的三維顯示圖。上述各種探傷儀均利用脈衝電信號激勵壓電換能器發射超聲波,但也可用渦流聲換能器來檢驗導電材料。這種換能器的換能過程在被探傷件表面進行,無須與材料接觸,也不需要耦合劑,就可檢驗表面粗糙和溫度高至500℃以上的金屬材料,在冶金工業中應用較多。
超聲波在材料中傳播,由於吸收和散射等,強度會衰減,因此測量在諸如真空自耗爐中熔煉的合金材料中的衰減,有可能無損地了解材料組織均勻性的情況。
脈衝反射式超聲波法同其他無損檢驗方法相比
超聲波探傷 -超聲波探傷的主要特性


超探儀是一種攜帶型工業無損探傷儀器,它能夠快速便捷、無損傷、精確地進行工件內部多種缺陷(焊縫、裂紋、夾雜、摺疊、氣孔、砂眼等)的檢測、定位、評估和診斷。既可以用於實驗室,也可以用於工程現場。本儀器能夠廣泛地應用在製造業、鋼鐵冶金業、金屬加工業、化工業等需要缺陷檢測和質量控制的領域,也廣泛應用於航空航天、鐵路交通、鍋爐壓力容器等領域的在役安全檢查與壽命評估。它是無損檢測行業的必備。
(1)超聲波在介質中傳播時,在不同質界面上具有反射的特性,如遇到缺陷,缺陷的尺寸等於或大於超聲波波長時,則超聲波在缺陷上反射回來,探傷儀可將反射波顯示出來;如缺陷的尺寸甚至小于波長時,聲波將繞過缺陷而不能反射; 
(2)波聲的方向性好,頻率越高,方向性越好,以很窄的波束向介質中輻射,易於確定缺陷的位置.  
(3)超聲波的傳播能量大,如頻率為1MHZ(1兆赫茲)的超生波所傳播的能量,相當于振幅相同而頻率為1000HZ(赫茲)的聲波的100萬倍。​
超聲波探傷 -主要優點

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①穿透能力強,探測深度可達數米;
②靈敏度高,可發現與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當的反射體;
③在確定內部反射體的位向、大小、形狀及性質等方面較為準確;
④僅須從一面接近被檢驗的物體;
⑤可立即提供缺陷檢驗結果;
⑥操作安全,設備輕便。
超聲波探傷 -主要缺點


①要由有經驗的人員謹慎操作;
超聲波探傷車
②對粗糙、形狀不規則、小、薄或非均質材料難以檢查;
③對所發現缺陷作十分準確的定性、定量表徵仍有困難。
機械振動在介質中的傳播過程叫做波。通常,人耳能夠感受到頻率高於16次/秒(赫茲),低於20000赫茲的彈性波,所以在這個頻率範圍內的彈性波又稱為聲波。頻率小於10赫茲的彈性波叫做次聲波,頻率高於20000赫茲的彈性波叫做超聲波。次聲波和超聲波人耳都不能感受,即人耳聽不到。
超聲波探傷 -超聲波與聲波的區別


(1)超聲波的聲束能集中在特定的方向上,在介質中沿直線傳播,具有良好的指向性;  (2)超聲波在介質中的傳播過程中,會發生衰減和散射;  (3)超聲波在異種介質的界面上將產生反射、折射和波型轉換。利用這些特性,可以獲得從缺陷界面反射回來的反射波,從而達到探測缺陷的目的;  (4)超聲波的能量比聲波大得多;  (5)超聲波在固體中的傳輸損失小,探測深度大。由於超聲波在異質界面上會發生反射、折射等現象,尤其不能通過氣體與固體的界面。如果金屬中有氣孔、裂紋、分層之類的缺陷(缺陷中有氣體)或夾渣之類的缺陷(缺陷中有異種介質),超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處,就會全部或部分被反射。反射回來的超聲波被探頭接收,通過儀器內部的電路處理,在儀器的熒光屏上就顯示出不同高度和有一定間距的波形。探傷人員則根據波形的變化特徵,判斷缺陷在工件中的深度、大小和類型。
超聲波探傷 -局限性


超聲波探傷的優點是檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害,能對缺陷進行定位和定量。然而,超聲波探傷對缺陷的顯示不直觀,探傷技術難度大,容易受到主、客觀因素的影響,以及探傷結果不便保存等,使超聲波探傷也有其局限性。
超聲檢測方法有哪些?
通常有穿透法、脈衝反射法、串列法等。

穿透法反射法

3.超聲檢測有哪些應用?
水浸(噴水)法檢測鋼管、鍛件;單(雙)探頭檢測焊縫;多探頭檢測大型管道;板材超聲波探傷;複合材料超聲探傷;非金屬材料檢測等應用。

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